太陽電池工藝培訓(xùn)課件

1、太陽電池工藝培訓(xùn)資料太陽電池工藝培訓(xùn)資料什么是太陽能光伏技術(shù) 太陽是能量的天然來源。地球上每一個活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來自于太陽的能量。 太陽能是一種輻射能，太陽能發(fā)電就意味著-要將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽能電池。 我們所生產(chǎn)的太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓（光生電壓），假如從PN結(jié)兩端引出回路，就會產(chǎn)生電流，太陽能電池就可

2、以工作了。什么是太陽能光伏技術(shù) 太陽是能量的天然來源。地球上整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：硅提純：最終產(chǎn)品是多晶原生料；拉晶/鑄錠切片：最終產(chǎn)品是硅片；單/多晶電池：最終產(chǎn)品是電池；組件封裝：最終產(chǎn)品是組件；系統(tǒng)工程：最終產(chǎn)品是系統(tǒng)工程；整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括：整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈晶體硅太陽能電池生產(chǎn)的工藝流程Chemical Etching硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）Diffusion擴散Edge etch去邊結(jié)Anti-reflective coating制做減反射膜Printing&sintering制作上下電極及燒結(jié)Cell testi

3、ng& sorting 電池片測試分選太陽電池的生產(chǎn)工藝流程Cleaning process去PSG晶體硅太陽能電池生產(chǎn)的工藝流程Chemical Etchin硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）目的：去除硅片表面的損傷層，制做能夠減少表面太陽光反射的 陷光結(jié)構(gòu)。 原理 ： 單晶：利用堿溶液對單晶硅各個晶面腐蝕速率的不同,在硅片表面形 成類似“金字塔”狀的絨面。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 常用堿的濃度為0.53%，根據(jù)實際制絨效果進行調(diào)整； 硅酸鈉被加入到溶液中起緩沖作用； 異丙醇被加入到溶液中起消泡劑的作用； 制絨溶液溫度：8090度（根據(jù)實際制絨效果進行

4、調(diào)整）； 制絨時間：1040分鐘（根據(jù)不同溶液配比進行調(diào)整）； 硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）目的：去除硅片表面的損傷層，硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）多晶：利用硝酸的強氧化性和氫氟酸的絡(luò)合性，對硅進行氧化和絡(luò) 合剝離，導(dǎo)致硅表面發(fā)生各向同性非均勻性腐蝕，從而形成類 似“凹陷坑”狀的絨面。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2O 主要腐蝕酸：硝酸+氫氟酸； 常用緩和劑：去離子水、醋酸、磷酸、硫酸等； 溶液溫度：030度（根據(jù)不同溶液配比進行調(diào)整）； 制絨時間：010分鐘；硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）多晶：利用硝酸的強氧化性

5、和氫絨面微觀圖硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）100X光學(xué)顯微鏡-單晶 1000X電子掃描鏡-單晶100X金相顯微鏡-單晶1000X電子掃描鏡-多晶5000X電子掃描鏡-多晶1000X電子掃描鏡-多晶絨面微觀圖硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）100X光學(xué)顯微鏡硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）制絨前后硅片表面對光的反射率比較硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）制絨前后硅片表面對光的反射率硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）硅片腐蝕量與電池片參數(shù)的關(guān)系（多晶）硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）硅片腐蝕量與電池片參數(shù)的關(guān)系硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象“雨點”&白斑改善方案：增加異丙醇的量

6、可以去除“雨點”現(xiàn)象；白斑-絨面發(fā)白改善方案：增加溶液濃度、提高溫度、延長腐蝕時間等可以改善“白斑”現(xiàn)象，但會增加硅片的腐蝕量；仍需不斷總結(jié)經(jīng)驗；硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象“雨點”&硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象手指印禁止不帶一次性手套或者乳膠手套而直接用手接觸硅片表面；“水紋”改善方案：從溶液中取片時向硅片表面不斷的噴水，保持硅片表面濕潤可以改善此種現(xiàn)象；另外，排掉部分溶液，補充新溶液或者重新配制溶液也可以改善此種現(xiàn)象；硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象手指印“水硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象表面油污、表面劃痕、

7、制絨后規(guī)則性出現(xiàn)“區(qū)域線”等異?，F(xiàn)象歸結(jié)為硅片問題，我們也要在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗，如何解決這些問題。硅片表面化學(xué)腐蝕處理（一次清洗）常見清洗不良品現(xiàn)象表面油污、制PN結(jié)（擴散）目的：在P型硅表面上滲透入很薄的一層磷，使前表面變成N型，使 之成為一個PN結(jié)。原理 ： POCl3液態(tài)源：通過氣體攜帶POCL3分子進入擴散爐管，使之反應(yīng)生 成磷沉淀在表層。磷在高溫下滲透入硅片內(nèi)部形成N區(qū)。 4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2 2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2 擴散后硅片截面示意圖POCl3液態(tài)源擴散原理圖制PN結(jié)（擴散）目的：在P型硅表面上滲透入很薄的一層磷，使前

8、制PN結(jié)（擴散）擴散的原理制PN結(jié)（擴散）擴散的原理擴散的變化方向 1.選擇性發(fā)射極：在柵線覆蓋區(qū)域進行重摻（方阻20左右），未覆 蓋區(qū)域進行輕摻（方阻80左右）。 2.發(fā)射極淺結(jié)：降低表面方塊電阻（方阻60以上），減少死層和體 內(nèi)復(fù)合，提高電池短波相應(yīng)能力。 3.鏈?zhǔn)綌U散：在硅片表面噴涂或印刷磷酸（磷漿），然后利用鏈?zhǔn)?擴散爐進行擴散，特點產(chǎn)能大。制PN結(jié)（擴散）擴散的變化方向制PN結(jié)（擴散）制PN結(jié)（擴散）單面擴散示意圖制PN結(jié)（擴散）單面擴散示意圖制PN結(jié)（擴散）常見擴散不良現(xiàn)象表面有點狀或者塊狀斑跡，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是硅片在擴散前表面被污染（水、偏磷酸、灰塵等）；制PN結(jié)（擴散）常見擴

9、散不良現(xiàn)象表面有點狀或者塊狀斑跡，刻蝕目的：去除硅片邊緣的N型區(qū)域，將硅片內(nèi)部的N層和P層隔離 開，以達到 PN結(jié)的結(jié)構(gòu)要求。 原理 ： 干法刻蝕（等離子刻蝕）：等離子刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)， 使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，這些活性粒子與需要被刻蝕區(qū)域 的Si/SiO2發(fā)生反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。 刻蝕目的：去除硅片邊緣的N型區(qū)域，將硅片內(nèi)部的N層和P層隔離刻蝕原理 ： 濕法刻蝕（背腐蝕）：利用HF-HNO3溶液，對硅片背表面和邊緣進 行高速腐蝕，以達到去掉邊緣層和消除背面絨面的作用。 Si + HNO3 SiO2 + NOx + H2O SiO2 + 6HF H2SiF6 + 2H2

10、O 激光去邊：利用激光束的高能量使硅熔化，在硅片背表面劃槽， 用來隔斷N層和P層，以達到分離的目的。去邊的發(fā)展方向： 由于濕法刻蝕的優(yōu)勢比較明顯，相對轉(zhuǎn)換效率較高，因此以后 采用濕法刻蝕的廠家將會越來越多?？涛g原理 ：常見刻蝕不良現(xiàn)象改善方案：夾緊環(huán)氧板或者在不影響刻蝕效果的情況下調(diào)整氣體流量、功率和刻蝕時間；刻蝕線過寬常見刻蝕不良現(xiàn)象改善方案：刻蝕線過寬去PSG（二次清洗）目的：去除硅片表面的P-Si玻璃層（PSG）,為加鍍減反射膜做準(zhǔn)備。原理 ：利用HF和硅片表面的P-Si玻璃層反應(yīng)，并使之絡(luò)合剝離，以 達到清洗的目的。 HF + SiO2 H2SiF6 + H2O 去PSG發(fā)展方向： 相

11、對來講，二次清洗是比較簡單的工藝，之后的發(fā)展應(yīng)該會 如同RENA的設(shè)備一樣，集成濕法刻蝕設(shè)備，從而縮減流程。去PSG（二次清洗）目的：去除硅片表面的P-Si玻璃層（PS去PSG（二次清洗）二次清洗不良片”水紋片“水紋片改善方案：1、減少硅片暴露在空氣中的時間；、在甩干之前將緊貼在一起的硅片人為分開；3、增加硅片之間的間隙，防止硅片緊貼在一起，等等去PSG（二次清洗）二次清洗不良片”水紋片“水紋片鍍減反射膜（PECVD）目的：在硅片前表面均勻的鍍上一層高效的減反射膜，并對mc-Si進 行體鈍化。（ mc-Si 多晶硅）原理 ： PECVD是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電 離，在局部形

12、成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強，很容易發(fā) 生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。 直接式PECVD間接式PECVD鍍減反射膜（PECVD）目的：在硅片前表面均勻的鍍上一層高效鍍減反射膜（PECVD）利用波的干涉原理來達到減反射效果鍍減反射膜（PECVD）利用波的干涉原理來達到減反射效果鍍減反射膜（PECVD）鍍減反射膜（PECVD）鍍減反射膜（PECVD）常見不良片絨面色差/色斑：因為絨面不良而造成PECVD處鍍膜不良，需從制絨工序進行改善；鍍減反射膜（PECVD）常見不良片絨面色差/色斑：鍍減反射膜（PECVD）表面劃傷：硅片鍍膜后，避免硅片與石英吸筆之間、硅片與硅片之間產(chǎn)生相互摩擦；鍍減反

13、射膜（PECVD）表面劃傷：印刷和燒結(jié)目的：在電池上下表面各印上電極圖形，經(jīng)燒結(jié)與硅片形成歐姆接 觸。 原理：銀漿，鋁漿印刷過的硅片，通過烘干有機溶劑完全揮發(fā)，膜 層收縮成為固狀物緊密粘附在硅片上，可視為金屬電極材料層 和硅片接觸在一起。當(dāng)硅片投入燒結(jié)爐共燒時，金屬材料融入 到硅里面，之后又幾乎同時冷卻形成再結(jié)晶層，也就是在金屬 和晶體接觸界面上生長出一層外延層，如果外延層內(nèi)雜質(zhì)成份 相互合適，這就獲得了歐姆接觸。印刷工藝流程： 印刷背電極 烘干 印刷背電場 烘干 印刷正面柵線燒結(jié)工藝流程： 印刷完硅片 烘干 升溫 降溫共晶 冷卻印刷和燒結(jié)目的：在電池上下表面各印上電極圖形，經(jīng)燒結(jié)與硅片形印刷

14、和燒結(jié)燒結(jié)完電池片外觀：單晶硅電池片多晶硅電池片絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)發(fā)展趨勢 1.柵線高精化，利用高精密網(wǎng)版把細柵線做到100u以下。 2.燒結(jié)爐的發(fā)展追求RTP（快速熱處理）印刷和燒結(jié)燒結(jié)完電池片外觀：單晶硅電池片多晶硅電池片絲網(wǎng)印刷印刷和燒結(jié)印刷和燒結(jié)印刷和燒結(jié)印刷后太陽電池電池模型圖印刷和燒結(jié)印刷后太陽電池電池模型圖常見印刷不良虛印漏漿常見印刷不良虛印漏漿常見印刷不良虛印斷線常見印刷不良虛印斷線單片測試和分選目的：通過模擬太陽光太陽能電池進行參數(shù)測試和分析，將電池片 按照一定的要求進行分類。原理：利用太陽能電池的光譜特性，溫度特性，輸出特性等，通過 相關(guān)參數(shù)的測定和計算，來表達電池的電性能情況。（具體內(nèi) 容非常復(fù)雜，這里不再贅述）重要參數(shù) 光照強度：10